(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された更新周期で所定の探知距離内の対象物の情報を検出して情報提供するパルスレーダ装置の制御方法であって、
所定周波数の搬送波を２以上の送信用制御信号に従ってパルス状に切出し、前記２以上の送信用制御信号のすべてが出力されたときに送信信号を生成する送信信号処理ステップと、
前記送信信号を電波として空間に放射する送信ステップと、
前記電波が対象物で反射された反射波を受信する受信ステップと、
前記送信信号処理ステップと前記送信ステップと前記受信ステップとを所定の繰返し周期で複数回繰り返してそれぞれで受信した受信信号を受信用制御信号に従って測定距離毎にサンプリングすることで距離データを取得する単位サンプリング処理ステップと、
前記距離データ毎に含まれるノイズ信号を取得する単位ノイズ処理ステップと、
前記単位ノイズ処理ステップで取得されたノイズ信号を用いてレプリカ信号を更新するレプリカ信号作成ステップと、
前記単位サンプリング処理ステップを前記測定距離を変えながら第１の設定回数だけ行わせることで前記探知距離内のすべての前記距離データを取得し、前記すべての距離データから前記レプリカ信号を減算して前記対象物の情報を検出する対象物情報検出ステップと、を有し、
前記更新周期内の第１の期間に前記対象物情報検出ステップを行い、
前記更新周期内の前記第１の期間を除く第２の期間に前記単位ノイズ処理ステップを前記送信信号処理ステップで用いる前記送信用制御信号の出力条件及び／または前記測定距離を変えながら所定回数だけ行い、
前記単位ノイズ処理ステップを、すべての前記距離データに対するすべてのノイズ信号を取得するまで繰り返し行い、さらに前記すべての距離データに対するすべてのノイズ信号を取得する処理を繰り返し行い、
前記送信用制御信号をＸ１〜Ｘｍ（ｍ≧２）とするとき、
前記単位ノイズ処理ステップでは、
前記送信用制御信号のうちｉ番目の送信用制御信号Ｘｉを出力せずこれを除く前記送信用制御信号及び前記受信用制御信号を出力して前記送信信号処理ステップと前記送信ステップと前記受信ステップとを前記繰返し周期で複数回繰り返したときに前記受信用制御信号に従って測定距離毎にサンプリングしたものを第ｉ番目のバックグラウンド信号の距離データ毎ノイズ信号として保存し、
前記ｍ個の送信用制御信号のすべてを出力せず前記受信用制御信号を出力して前記送信信号処理ステップと前記送信ステップと前記受信ステップとを前記繰返し周期で複数回繰り返したときに前記受信用制御信号に従って測定距離毎にサンプリングしたものを第（ｍ＋１）番目のバックグラウンド信号の距離データ毎ノイズ信号として保存する
ことを特徴とするパルスレーダ装置の制御方法。
【請求項２】
前記レプリカ信号作成ステップでは、
すべての前記距離データ毎ノイズ信号からなる前記第１番目から第ｍ番目までのバックグラウンド信号を加算して前記第（ｍ＋１）番目のバックグラウンド信号を減算したものを（ｍ−１）で除することにより前記レプリカ信号を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のパルスレーダ装置の制御方法。
【請求項３】
使用開始時に、前記単位ノイズ処理ステップをすべての前記距離データに対するすべてのノイズ信号を取得するまで行い、さらに前記レプリカ信号作成ステップを行うことで、前記レプリカ信号の初期値を作成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパルスレーダ装置の制御方法。
【請求項４】
予め設定された更新周期で所定の探知距離内の対象物の情報を検出して情報提供するパルスレーダ装置であって、
所定の周波数の搬送波を生成する発振器を有し、前記搬送波を２以上の送信用制御信号に従ってパルス状に切出し、前記２以上の送信用制御信号のすべてが出力されたときに送信信号を生成する高周波送信部と、
前記高周波送信部から前記送信信号を入力して電波として空間に放射する送信アンテナと、
前記電波が対象物で反射された反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナから受信信号を入力して受信用制御信号に従って前記送信信号との相関をとってベースバンド信号に変換する高周波受信部と、
前記ベースバンド信号を入力してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部から前記ディジタル信号を入力して前記対象物情報を検出するディジタル信号処理部と、前記送信用制御信号を前記高周波送信部に出力するとともに前記受信用制御信号を前記高周波受信部に出力する制御部と、前記ディジタル信号処理部と前記制御部の動作を制御するレーダ機能切替部と、を有するベースバンド部と、を備え、
前記ディジタル信号処理部はさらに、
前記ディジタル信号を入力して測定距離毎にサンプリングすることで距離データを取得する単位サンプリング処理部と、
前記距離データに含まれるノイズ信号を取得してレプリカ信号を更新するレプリカ信号作成部と、
前記単位サンプリング処理部から前記探知距離内のすべての前記距離データを取得し、前記すべての距離データから前記レプリカ信号を減算して前記対象物情報を検出する対象物情報検出部と、を有しており、
前記送信用制御信号をＸ１〜Ｘｍ（ｍ≧２）とし、前記制御部から前記送信用制御信号のうちｉ番目の送信用制御信号Ｘｉが出力されずこれを除く前記送信用制御信号及び前記受信用制御信号が出力されたときに前記単位サンプリング処理部で取得される前記距離データを距離データ毎ノイズ信号とし、前記探知距離内のすべての前記距離データ毎ノイズ信号からなる信号を第ｉ番目のバックグラウンド信号とするとき、
前記レプリカ信号作成部は、
前記第１番目から第ｍ番目までのバックグラウンド信号を加算して前記第（ｍ＋１）番目のバックグラウンド信号を減算したものを（ｍ−１）で除することにより前記レプリカ信号を算出し、
前記レーダ機能切替部は、
前記更新周期内の第１の期間に前記対象物情報検出部を実行させ、
前記更新周期内の前記第１の期間を除く第２の期間に前記レプリカ信号作成部を実行させる
ことを特徴するパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関し、特にパルス信号を該装置から放射し、対象物で反射し、再び該装置で受信されるまでの往復時間を測定することで該対象物までの距離を計測する車載パルスレーダ装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なパルスレーダ装置は、高周波の搬送波を変調してごく短い時間だけ搬送周波数を切り出すことにより、パルス状の送信信号を生成する高周波送信部と、高周波送信部で生成された送信信号を電波として空間に放射する送信アンテナと、送信アンテナから放射された電波が対象物で反射されて戻ってきた反射波を受信する受信アンテナと、受信アンテナから受信信号を入力してベースバンド信号にダウンコンバートする高周波受信部と、高周波受信部からベースバンド信号を入力して対象物までの距離等を算出するベースバンド部と、を備えている。
【０００３】
また、高周波送信部は、所定の周波数の搬送波を生成する発振器と、発振器で生成された搬送波をパルス状に切り出すスイッチ等を有している。高周波受信部は、送信信号と受信信号との相関をとる相関器と、相関器の出力信号をベースバンド信号にダウンコンバートするためのＩＱミキサを有している。ベースバンド部は、高周波受信部からのベースバンド信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からのディジタル信号を処理して対象物までの距離や対象物の相対速度を算出するディジタル信号処理部と、パルスレーダ装置の制御を行う制御部を有している。制御部は、高周波送信部のスイッチや高周波受信部の相関器をオン／オフ制御している。
【０００４】
パルスレーダ装置は、上記説明のように、高周波信号を処理する高周波送信部及び高周波受信部（以下では、両者を合わせてＲＦ部という）と、低周波信号を処理するベースバンド部とを備えている。このうち、ＲＦ部は高周波に対応可能な高価な基板を用いる必要があることから、低コスト化を図るために、従来より、ＲＦ部のみを高周波に対応可能な基板に配置し、ベースバンド部は低価格の基板に配置するのが一般的である。また、別々の基板に配置されたＲＦ部とベースバンド部とを接続する手段として、従来より寸法が小さく安価な多ピンのコネクタが用いられている。
【０００５】
上記のように、別々の基板上に形成されるベースバンド部とＲＦ部とを安価な集約された多ピンのコネクタで接続すると、制御信号が受信信号に干渉ノイズ信号として漏れこんできてしまうといった問題があった。このように、該多ピンのコネクタにおいて、副次的に発生する制御信号等の不要波が受信信号に漏れこんで干渉ノイズ信号となると、十分な受信強度が得られないときは、該干渉ノイズ信号に所望の受信信号が埋もれてしまうという問題がある。そこで、従来は、なるべく該多ピン間のアイソレーションを大きくして該干渉ノイズ信号の信号量を低減することで、受信強度が小さい受信信号まで検出できるようにしていた。
【０００６】
さらに、このような干渉ノイズ信号は発生要因は異なるが、各種レーダ装置にも存在し、該干渉ノイズ信号を除去する技術がある。特許文献１では、ＦＭ−ＣＷレーダにおける、受信信号に重畳した定常的なノイズ成分（周波数やレベルの時間的変動が小さいノイズ成分）の干渉ノイズ信号低減処理が開示されている。定常的なノイズ成分を記憶し、受信信号のスペクトラム分布から差し引くことで、対象物を検出する。
また、特許文献２では、パルスレーダ装置における干渉ノイズ信号やセルフミキシングノイズ等をレプリカ信号として取得し、これを観測データから除去することで、対象物を高精度に検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１５１８５２号公報
【特許文献２】特願２０１０−０５１６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、車載レーダでは、小型な基板に実装することが多いため、多ピンコネクタのピン間のアイソレーションを十分確保することは非常に困難であるという問題があった。また、各信号線を完全に独立した同軸線で接続することも可能であるが、ＲＦ部とベースバンド部との間の接続に複数の同軸線を用いると、高コストとなるとともに、機構上の取り回しが複雑となるため、製造が困難になる、といった問題があった。
【０００９】
さらに、特許文献1で開示された技術によれば、低レベルの干渉ノイズ信号を減算する方式であるため、受信信号よりも高いレベルの干渉ノイズ信号には適用できないという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２で開示された技術におけるノイズ信号等のレプリカ信号を取得する間は対象物の検出を実施できない、という問題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、多ピンコネクタを用いて装置の小型化を実現しつつ、受信信号強度を超過する干渉ノイズ信号を低減し、かつ、該干渉ノイズ信号のレプリカを高速に更新し、物体検出を確実に実施することが可能なパルスレーダ装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明のパルスレーダ装置の制御方法の第１の態様は、予め設定された更新周期で所定の探知距離内の対象物の情報を検出して情報提供するパルスレーダ装置の制御方法であって、所定周波数の搬送波を２以上の送信用制御信号に従ってパルス状に切出し、前記２以上の送信用制御信号のすべてが出力されたときに送信信号を生成する送信信号処理ステップと、前記送信信号を電波として空間に放射する送信ステップと、前記電波が対象物で反射された反射波を受信する受信ステップと、前記送信信号処理ステップと前記送信ステップと前記受信ステップとを所定の繰返し周期で複数回繰り返してそれぞれで受信した受信信号を受信用制御信号に従って測定距離毎にサンプリングすることで距離データを取得する単位サンプリング処理ステップと、前記距離データ毎に含まれるノイズ信号を取得する単位ノイズ処理ステップと、前記単位ノイズ処理ステップで取得されたノイズ信号を用いてレプリカ信号を更新するレプリカ信号作成ステップと、前記単位サンプリング処理ステップを前記測定距離を変えながら第１の設定回数だけ行わせることで前記探知距離内のすべての前記距離データを取得し、前記すべての距離データから前記レプリカ信号を減算して前記対象物の情報を検出する対象物情報検出ステップと、を有し、前記更新周期内の第１の期間に前記対象物情報検出ステップを行い、前記更新周期内の前記第１の期間を除く第２の期間に前記単位ノイズ処理ステップを前記送信信号処理ステップで用いる前記送信用制御信号の出力条件及び／または前記測定距離を変えながら所定回数だけ行い、前記単位ノイズ処理ステップを、すべての前記距離データに対するすべてのノイズ信号を取得するまで繰り返し行い、さらに前記すべての距離データに対するすべてのノイズ信号を取得する処理を繰り返し行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明のパルスレーダ装置の制御方法の他の態様は、前記送信用制御信号をＸ１〜Ｘｍ（ｍ≧２）とするとき、前記単位ノイズ処理ステップでは、前記送信用制御信号のうちｉ番目の送信用制御信号Ｘｉを出力せずこれを除く前記送信用制御信号及び前記受信用制御信号を出力して前記送信信号処理ステップと前記送信ステップと前記受信ステップとを前記繰返し周期で複数回繰り返したときに前記受信用制御信号に従って測定距離毎にサンプリングしたものを第ｉ番目のバックグラウンド信号の距離データ毎ノイズ信号として保存し、前記ｍ個の送信用制御信号のすべてを出力せず前記受信用制御信号を出力して前記送信信号処理ステップと前記送信ステップと前記受信ステップとを前記繰返し周期で複数回繰り返したときに前記受信用制御信号に従って測定距離毎にサンプリングしたものを第（ｍ＋１）番目のバックグラウンド信号の距離データ毎ノイズ信号として保存することを特徴とする。
【００１４】
本発明のパルスレーダ装置の制御方法の他の態様は、前記レプリカ信号作成ステップでは、すべての前記距離データ毎ノイズ信号からなる前記第１番目から第ｍ番目までのバックグラウンド信号を加算して前記第（ｍ＋１）番目のバックグラウンド信号を減算したものを（ｍ−１）で除することにより前記レプリカ信号を算出することを特徴とする。
【００１５】
本発明のパルスレーダ装置の制御方法の他の態様は、使用開始時に、前記単位ノイズ処理ステップをすべての前記距離データに対するすべてのノイズ信号を取得するまで行い、さらに前記レプリカ信号作成ステップを行うことで、前記レプリカ信号の初期値を作成することを特徴とする。
【００１６】
本発明のパルスレーダ装置の第１の態様は、予め設定された更新周期で所定の探知距離内の対象物の情報を検出して情報提供するパルスレーダ装置であって、所定の周波数の搬送波を生成する発振器を有し、前記搬送波を２以上の送信用制御信号に従ってパルス状に切出し、前記２以上の送信用制御信号のすべてが出力されたときに送信信号を生成する高周波送信部と、前記高周波送信部から前記送信信号を入力して電波として空間に放射する送信アンテナと、前記電波が対象物で反射された反射波を受信する受信アンテナと、  前記受信アンテナから受信信号を入力して受信用制御信号に従って前記送信信号との相関をとってベースバンド信号に変換する高周波受信部と、前記ベースバンド信号を入力してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部から前記ディジタル信号を入力して前記対象物情報を検出するディジタル信号処理部と、前記送信用制御信号を前記高周波送信部に出力するとともに前記受信用制御信号を前記高周波受信部に出力する制御部と、前記ディジタル信号処理部と前記制御部の動作を制御するレーダ機能切替部と、を有するベースバンド部と、を備え、前記ディジタル信号処理部はさらに、前記ディジタル信号を入力して測定距離毎にサンプリングすることで距離データを取得する単位サンプリング処理部と、前記距離データに含まれるノイズ信号を取得してレプリカ信号を更新するレプリカ信号作成部と、前記単位サンプリング処理部から前記探知距離内のすべての前記距離データを取得し、前記すべての距離データから前記レプリカ信号を減算して前記対象物情報を検出する対象物情報検出部と、を有しており、前記送信用制御信号をＸ１〜Ｘｍ（ｍ≧２）とし、前記制御部から前記送信用制御信号のうちｉ番目の送信用制御信号Ｘｉが出力されずこれを除く前記送信用制御信号及び前記受信用制御信号が出力されたときに前記単位サンプリング処理部で取得される前記距離データを距離データ毎ノイズ信号とし、前記探知距離内のすべての前記距離データ毎ノイズ信号からなる信号を第ｉ番目のバックグラウンド信号とするとき、前記レプリカ信号作成部は、前記第１番目から第ｍ番目までのバックグラウンド信号を加算して前記第（ｍ＋１）番目のバックグラウンド信号を減算したものを（ｍ−１）で除することにより前記レプリカ信号を算出し、前記レーダ機能切替部は、前記更新周期内の第１の期間に前記対象物情報検出部を実行させ、前記更新周期内の前記第１の期間を除く第２の期間に前記レプリカ信号作成部を実行させることを特徴する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、対象物情報を常時検出可能にするとともにノイズ信号のレプリカ信号を逐次更新することで対象物の情報を高精度に検出することが可能なパルスレーダ装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の制御方法による信号の処理方法を示す流れ図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ノイズの影響が無いときの信号の時間波形図である。
【図４】不要波の信号が混入した信号の時間波形図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の制御線及び信号線を拡大して表示した拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の第１ゲート部への制御信号を出力させないときのノイズ信号の時間波形図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の第２ゲート部への制御信号を出力させないときのノイズ信号の時間波形図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の第１ゲート部及び第２ゲート部への制御信号を出力させないときのノイズ信号の時間波形図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置により作成されるレプリカ信号の時間波形図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るパルスレーダ装置の動作の時間的な流れ説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態におけるパルスレーダ装置及びその制御方法について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明のパルスレーダ装置では、送信信号を生成するのにｍ（ｍ≧２）個の制御信号（以下では送信用制御信号という）を用い、受信信号を処理するのに１以上の制御信号（以下では受信用制御信号という）を用いている。以下では、説明容易のために送信用制御信号を２個（ｍ＝２）とし、受信用制御信号を１個として説明するが、これに限定されず、送信用制御信号が３以上あってよく、また受信用制御信号が２以上あってもよい。
【００２０】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係るパルスレーダ装置を、図２を用いて以下に説明する。図２は、本実施形態のパルスレーダ装置１００の構成を示すブロック図である。図２において、パルスレーダ装置１００は、高周波信号を処理する高周波送信部１１０及び高周波受信部１２０と、低周波信号を処理するベースバンド部１３０と、電波を空間に放射するための送信アンテナ１０１と、対象物で反射した反射波を受信する受信アンテナ１０２と、を備えている。以下では、説明容易のため、パルスレーダ装置１００で検出する対象物を符号Ｔで示す。
【００２１】
高周波送信部１１０は、電磁波の送信信号の発生源である所定の高周波信号（搬送波）を発生させる発振器１１１と、発振器１１１で生成される高周波信号を所定の時間幅のパルス状の信号（パルス信号）に切出す第１ゲート部１１２及び第２ゲート部１１３と、を備えている。第１ゲート部１１２及び第２ゲート部１１３は、発振器１１１から入力する高周波信号を、例えば１［ｎｓ］幅のパルス信号に切出す回路であり、逓倍器やスイッチを用いることができる。第１ゲート部１１２と第２ゲート部１１３の２つの信号切出し回路を用いることで、シャープに成型されたパルス信号を生成することができる。第２ゲート部１１３から出力されるパルス状の送信信号は送信アンテナ１０１に伝送され、送信アンテナ１０１から電波として空中に放射される。
【００２２】
高周波受信部１２０は、受信アンテナ１０２で受信された受信信号を入力して送信信号との相関をとる相関器１２１と、相関器１２１から出力される信号を発振器１１１から入力した搬送波でダウンコンバートするＩＱミキサ１２２とを備えている。ＩＱミキサ１２２は、Ｉ成分のベースバンド信号にダウンコンバートするための第１ミキサ１２３、Ｑ成分のベースバンド信号にダウンコンバートするための第２ミキサ１２４、及び発振器１１１から入力した搬送波を９０度の位相差を付加して第１ミキサ１２３並びに第２ミキサ１２４に出力する移相器１２５を有している。相関器１２１は、受信信号から測定距離毎の信号を取り出し、これを第１ミキサ１２３及び第２ミキサ１２４に出力している。
【００２３】
ベースバンド部１３０は、第１ミキサ１２３及び第２ミキサ１２４でダウンコンバートされたベースバンド信号のＩ成分及びＱ成分を入力してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１３１と、Ａ／Ｄ変換部１３１からのディジタル信号を複素信号処理（複素フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ））して対象物Ｔの情報を算出するディジタル信号処理部１３２と、パルスレーダ装置１００の動作を制御する制御部１３３と、記憶部１３４とを備え、さらにディジタル信号処理部１３２及び制御部１３３の動作を切り替えるためのレーダ機能切替部１３５を備えている。
【００２４】
制御部１３３は、レーダ機能切替部１３５からの切替指令に従って、高周波部品である第１ゲート部１１２、第２ゲート部１１３、及び相関器１２１のそれぞれの電源をオン／オフ制御している。レーダ機能切替部１３５からの切替指令に従って、制御部１３３が第１ゲート部１１２及び第２ゲート部１１３の電源をともにオンにしたときに、高周波送信部１１０から送信信号が出力される。制御部１３３で生成される制御信号は、１［ｎｓ］幅の信号である。
【００２５】
本実施形態のパルスレーダ装置１００では、本来の対象物情報を検出するための信号処理に加えて、ノイズ信号のレプリカ信号を作成するための信号処理を行っている。対象物情報検出の処理とレプリカ信号作成の処理を行うために、ディジタル信号処理部１３２には単位サンプリング処理部１３２ａ、対象物情報検出部１３２ｂ、及びレプリカ信号作成部１３２ｃが設けられている。単位サンプリング処理部１３２ａは、レーダ機能切替部１３５からの切替指令によって対象物情報検出部１３２ｂとレプリカ信号作成部１３２ｃのいずれか一方に処理結果を出力する。
【００２６】
本実施形態のパルスレーダ装置１００において、対象物情報を検出するための制御方法を以下に説明する。パルスレーダ装置１００では、高周波送信部１１０においてパルス幅が例えば１［ｎｓ］幅のパルス信号が所定のパルス繰返し周期（Ｔｐとする）で生成され、これが送信信号として送信アンテナ１０１から放射される。パルス繰返し周期Ｔｐを例えば１［μｓ］とすると、パルスレーダ装置１００による探知距離は最大１５０ｍとなる。また、受信アンテナ１０２で受信された受信信号は、高周波受信部１２０でベースバンド信号にダウンコンバートされてベースバンド部１３０に出力される。ベースバンド部１３０では、ベースバンド信号がＡ／Ｄ変換部１３１でディジタル信号に変換された後、ディジタル信号処理部１３２に入力される。
【００２７】
パルスレーダ装置１００は、所定の探知距離範囲内の対象物情報を検出するために、パルス繰返し周期Ｔｐで送信信号を複数放射し、それぞれの反射波である受信信号を処理して探知距離範囲内の全距離データを取得している。そして、この全距離データからディジタル信号処理部１３２で対象物情報を検出している。探知距離範囲内の全距離データを取得する方法として、等価サンプリングの方法を用いることができる。ここでは、等価サンプリングの方法を用いて探知距離範囲内の全距離データを取得する方法について説明する。
【００２８】
高周波送信部１１０から１つのパルス信号が出力されると、その反射波を受信して相関器１２１で複数の測定距離における信号を取り出す。この測定距離の個数を、以下ではＮｐとする。Ｎｐ個の測定距離における信号は、パルス信号を出力してから次のパルス繰返し周期Ｔｐに達する前のＮｐ個の時点（以下ではサンプリング時点という）において、受信信号と送信信号との相関をとることで得られる。相関器１２１で得られたＮｐ個の測定距離における信号は、それぞれベースバンド信号にダウンコンバートされた後Ａ／Ｄ変換  部１３１でディジタル信号に変換されて単位サンプリング処理部１３２ａに出力される。
【００２９】
上記のＮｐ個の測定距離における信号を所定数だけ取得するために、サンプリング時点を変更せずにパルス繰返し周期Ｔｐで所定回数だけパルス信号を出力させる。そして、それぞれの受信信号から得られるＮｐ個の測定距離における信号のディジタル値を、単位サンプリング処理部１３２ａで測定距離毎に積算する。Ｎｐ個の測定距離における信号をそれぞれ所定数だけ積算して得られるディジタル信号を、以下では距離データという。単位サンプリング処理部１３２ａで積算して得られた距離データは、対象物情報を検出するときは対象物情報検出部１３２ｂに出力される。
【００３０】
１組の距離データが得られると、次にＮｐ個のサンプリング時点をそれぞれ少しだけずらし、上記と同じ所定回数だけパルス信号を放射して測定距離を少しだけずらした距離データを取得する。以下同様にして、Ｎｐ個のサンプリング時点をそれぞれ少しずつずらしながら所定回数だけパルス信号を放射することで、所定の探知距離範囲内の全距離データを取得する。以下では、Ｎｐ個のサンプリング時点をずらしながら各距離データを取得して全距離データを取得するまでの回数（第１の設定回数）をＮｒとする。すなわち、全距離データはＮｒ組の距離データで構成されることになる。全距離データが対象物情報検出部１３２ｂに入力されると、対象物情報検出部１３２ｂではこれをもとに対象物情報を検出する。
【００３１】
上記のように構成された本実施形態のパルスレーダ装置１００では、高周波送信部１１０及び高周波受信部１２０を構成する各部品が数十ＧＨｚ帯の周波数で動作するのに対し、ベースバンド部１３０を構成する各部品は高々２ＧＨｚ程度の周波数で動作する。このように、高周波送信部１１０及び高周波受信部１２０の動作周波数とベースバンド部１３０の動作周波数とが大きく異なることから、それぞれの周波数帯用に設計された別の基板上に形成するのが好ましい。本実施形態では、高周波送信部１１０及び高周波受信部１２０を高周波用基板１０３上に形成し、ベースバンド部１３０を低周波用基板１０４上に形成している。また、高周波信号を送受信する送信アンテナ１０１及び受信アンテナ１０２についても、高周波用基板１０３上に配置している。
【００３２】
高周波用に用いる基板は低周波用の基板に比べて高価であることから、本実施形態では高価な高周波用基板１０３上に高周波送信部１１０、高周波受信部１２０、送信アンテナ１０１、及び受信アンテナ１０２のみを配置し、低周波信号を処理するベースバンド部１３０については、低価格な低周波用基板１０４上に配置している。これにより、パルスレーダ装置１００のコスト低減を図ることができる。
【００３３】
上記説明のように、パルスレーダ装置１００の各部品を高周波用基板１０３と低周波用基板１０４に分けて配置するには、高周波用基板１０３上の部品と低周波用基板１０４上の部品とを電気的に接続する手段が必要となる。本実施形態のパルスレーダ装置１００では、従来より用いられている低価格で小型の多ピンのコネクタ１０５を用いることができる。低周波用基板１０４上の制御部１３３から出力される制御信号は、コネクタ１０５を経由して高周波用基板１０３上の高周波送信部１１０及び高周波受信部１２０に伝送され、高周波用基板１０３上の高周波受信部１２０から出力されるベースバンド信号は、コネクタ１０５を経由して低周波用基板１０４上のベースバンド部１３０に伝送される。
【００３４】
このように、高周波用基板１０３と低周波用基板１０４との間で、従来の多ピンのコネクタ１０５を用いて制御信号とベースバンド信号の受け渡しを行うと、対象物Ｔの情報を有する信号強度の低いベースバンド信号に制御信号からの干渉ノイズ信号が混入してしまう。また、発振器１１１から出力された搬送波が、ＩＱミキサ１２２を通過して相関器１２１で反射され、再びＩＱミキサ１２２でダウンコンバートされて生じるセルフミキシングノイズもベースバンド信号に混入する。特に、対象物Ｔが遠方にある場合には、それからの反射信号の振幅レベルが小さくなるため、上記の干渉ノイズ信号やセルフミキシングノイズに隠れてしまうおそれがある。
【００３５】
そこで、本実施形態のパルスレーダ装置１００では、コネクタ１０５を通過するベースバンド信号に混入されるノイズ等の不要波のレプリカ信号を作成し、対象物Ｔの検出時にベースバンド信号から該レプリカ信号を除去するようにしている。このような干渉ノイズ信号やセルフミキシングノイズ等の不要波は、例えば周辺温度が変化したり振動等が加わることで変化したりしてしまうことが考えられる。そのため、不要波のレプリカ信号を逐次更新して用いるようにするのが好ましく、例えば定期的に更新するようにするのがよい。
【００３６】
不要波のレプリカ信号の一例を、図３、４を用いて説明する。図３は、高周波送信部１１０で生成されたパルス信号を送信アンテナ１０１から放射し、対象物Ｔで反射された反射波を受信アンテナ１０２で受信してディジタル信号処理部１３２で処理した信号１０の一例を示す時間波形図である（なお、横軸は時間に対応した距離を表している。以下、図４、図６〜９においても同様とする。）。同図に示す信号１０の波形は、ノイズの影響を受けていないときの波形である。また、図４は、図３に示す信号１０に上記の不要波の信号が混入したときの時間波形図を示す。符号１１の信号は、コネクタ１０５でベースバンド信号に混入する干渉ノイズ信号を模式的に示したものであり、符号１２の信号は、セルフミキシングノイズを模式的に示したものである。
【００３７】
本実施形態では、図４に示す干渉ノイズ信号１１とセルフミキシング信号１２を合わせた不要波のレプリカ信号を逐次作成し、これを記憶部１３４に保存する。記憶部１３４に保存されたレプリカ信号は、作成される毎に最新のものに更新される。そして、パルスレーダ装置１００を動作させて対象物Ｔを検出するときは、高周波受信部１２０からコネクタ１０５を経由してベースバンド部１３０に入力され、ディジタル信号処理部１３２で処理された信号から上記のレプリカ信号を差し引くことで、図３に示すような信号（低ノイズ信号）を取得する。
【００３８】
図２において、制御部１３３から第１ゲート部１１２に出力される制御信号（第１制御信号）及びそれを伝送する制御線（第１制御線）をそれぞれＡ、ａとし、制御部１３３から第２ゲート部１１３に出力される制御信号（第２制御信号）及びそれを伝送する制御線（第２制御線）をそれぞれＢ、ｂとし、制御部１３３から相関器１２１に出力される制御信号（第３制御信号）及びそれを伝送する制御線（第３制御線）をそれぞれＣ、ｃとする。制御信号Ａ、Ｂは、それぞれ第１ゲート部１１２、第２ゲート部１１３の電源をオン／オフ制御し、制御信号Ｃは相関器１２１の電源をオン／オフ制御している。ここでは、送信用制御信号を第１制御信号と第２制御信号の２つとし、受信用制御信号を第３制御信号の１つとしている。本発明のパルスレーダ装置及びその制御方法は、送信用制御信号及び受信用制御信号の数が上記のものに限定されるものではなく、それぞれにさらに多くの制御信号があってもよい。
【００３９】
また、ＩＱミキサ１２２の第１ミキサ１２３からＡ／Ｄ変換部１３１に出力されるベースバンド信号（Ｉ成分）及びそれを伝送する信号線をそれぞれＤ、ｄとし、第２ミキサ１２４からＡ／Ｄ変換部１３１に出力されるベースバンド信号（Ｑ成分）及びそれを伝送する信号線をそれぞれＥ、ｅとする。上記の制御線ａ、ｂ、ｃ、及び信号線ｄ、ｅは、いずれもコネクタ１０５の異なるピンを経由している。
【００４０】
以下では、パルスレーダ装置１００により対象物情報を検出するときの動作について、図２を用いてさらに詳細に説明する。対象物情報検出の処理を行うときは、まずレーダ機能切替部１３５から制御部１３３及びディジタル信号処理部１３２の単位サンプリング処理部１３２ａに、対象物情報検出を指示する切替指令が送信される。制御部１３３は、レーダ機能切替部１３５から対象物情報検出を指示する切替指令を入力すると、制御線ａ、ｂを介して適切なタイミングで制御信号Ａ、Ｂを第１ゲート部１１２及び第２ゲート部１１３に出力する。制御信号Ａ、Ｂにより第１ゲート部１１２及び第２ゲート部１１３の電源が略１［ｎｓ］の間投入されると、発振器１１１で生成された搬送波が１［ｎｓ］のパルス幅に切り出される。これにより、所定周波数の搬送波による１［ｎｓ］幅パルスの送信信号が生成され、これが送信アンテナ１０１に送出されて電波として空中に放射される。放射された電波は、距離Ｌだけ離れた位置にある対象物Ｔで反射され、受信アンテナ１０２で受信される。
【００４１】
また、レーダ機能切替部１３５からの切替指令により制御部１３３から制御線ｃを介して所定のタイミングで相関器１２１に制御信号Ｃが出力されると、相関器１２１の電源が投入されて受信アンテナ１０２で受信された受信信号と送信信号との相関がとられる。相関器１２１から出力される信号は、ＩＱミキサ１２２で複素ベースバンド信号にダウンコンバートされる。第１ミキサ１２３及び第２ミキサ１２４でダウンコンバートされたそれぞれのベースバンド信号Ｄ、Ｅは、信号線ｄ、ｅを介してベースバンド部１３０のＡ／Ｄ変換部１３１に入力され、ここでディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、ディジタル信号処理部１３２の単位サンプリング処理部１３２ａに出力される。
【００４２】
単位サンプリング処理部１３２ａは、Ａ／Ｄ変換部１３１から入力したディジタル信号を所定数だけ積算して距離データを作成し、レーダ機能切替部１３５からの切替指令に従って距離データを対象物情報検出部１３２ｂに出力する。対象物情報検出部１３２ｂは、単位サンプリング処理部１３２ａから距離データを入力し、探知距離範囲内の全距離データを取得すると、複素信号処理を行って対象物Ｔに係る位置情報や相対速度情報等の対象物情報を算出する。算出された対象物情報は上位のコンピュータ５０に転送され、ここでＧＵＩ（Graphical User Interface）を用いて対象物情報をわかりやすく表示するための処理が行われ、その結果が表示部５１に表示される。このようにして対象物情報が更新された後、再び高周波送信部１１０から送信信号が出力されて次の更新周期の対象物情報検出が行われる。
【００４３】
図２に示す制御線ａ、ｂ、ｃ、及び信号線ｄ、ｅは、高周波用基板１０３と低周波用基板１０４との間をコネクタ１０５で接続されている。コネクタ１０５の各ピン（端子）はむき出しの状態にあるため、各端子を流れる信号は微小なレベルではあるが、他の端子に回り込んで干渉してしまう。制御線ａ、ｂ、ｃを流れる制御信号Ａ、Ｂ、Ｃは、ＲＦ部品（第１ゲート部１１２、第２ゲート部１１３、相関器１２１）をオン／オフ駆動するための信号であり、例えば２〜３［Ｖ］程度の信号強度を有している。これに対し、信号線ｄ、ｅを流れるベースバンド信号Ｄ、Ｅは、対象物Ｔから反射してきた強度の低い信号をダウンコンバートした信号であり、非常に強度の低い信号である。そのため、制御信号Ａ、Ｂ、Ｃはベースバンド信号Ｄ、Ｅに比べて相対的に非常に高い強度の信号となっており、コネクタ１０５において制御線ａ、ｂ、ｃから信号線ｄ、ｅに制御信号Ａ、Ｂ、Ｃが漏れ込んでしまう。
【００４４】
パルスレーダ装置１００における上記の各制御線及び信号線を拡大して図５に示す。同図では、コネクタ１０５において、制御線ａ、ｂ、ｃから信号線ｄ、ｅに回り込む信号を、それぞれ干渉ノイズ信号α、β、γとしている。干渉ノイズ信号α、β、γは、信号線ｄ、ｅを通過するベースバンド信号Ｄ、Ｅとほぼ同等の強度を有する信号となる。図５では、発振器１１１から出力されてＩＱミキサ１２２を通過し、相関器１２１で反射されて再びＩＱミキサ１２２でダウンコンバートされるセルフミキシングノイズを、符号δで示している。このセルフミキシングノイズδも、ベースバンド信号Ｄ、Ｅに混入する。ここで、干渉ノイズ信号α、β、γがベースバンド信号Ｄ、Ｅと合成されるが、その信号強度は、Ａ／Ｄ変換部１３１で飽和しないレベルなるように、つまり各制御信号とベースバンド信号とが出来るだけアイソレーションが取れるように多ピンコネクタを流れる信号の配置は考慮している。
【００４５】
本実施形態のパルスレーダ装置１００では、ベースバンド信号Ｄ、Ｅに混入する上記の各ノイズを含む不要波のレプリカ信号を逐次作成して更新するために、制御線ａ、ｂ、ｃを介して第１ゲート部１１２、第２ゲート部１１３、及び相関器１２１を適当なタイミングで動作させる。そして、得られた不要波のレプリカ信号を記憶部１３４に記憶しておき、対象物Ｔの検出時に、受信信号をダウンコンバートしたベースバンド信号Ｄ、Ｅからレプリカ信号を差し引くことで各ノイズを除去する。
【００４６】
以下では、図６〜９を用いて不要波のレプリカ信号の作成方法について説明する。図６〜９は、本実施形態のパルスレーダ装置の制御方法により取得されるノイズ信号及びレプリカ信号の一例を示す図である。不要波のレプリカ信号を作成するにあたっては、送信アンテナ１０１から送信電波を空中に放射してしまうと、何らかの対象物で送信電波が反射されて受信アンテナ１０２で受信されてしまうおそれがある。このような反射波を受信してしまうと、不要波のみのレプリカ信号を作成することができなくなる。そこで、不要波のレプリカ信号を作成するときは、送信アンテナ１０１から送信電波が放射されないようにしている。
【００４７】
レプリカ信号を作成するときは、レーダ機能切替部１３５から制御部１３３及びディジタル信号処理部１３２の単位サンプリング処理部１３２ａにレプリカ信号作成への切替指令が送信される。また、制御部１３３に対しては、まず第１段階のレプリカ信号作成を指示する信号がレーダ機能切替部１３５から出力される。これにより、制御部１３３は、第１段階のレプリカ信号作成として、制御線ｂ、ｃに制御信号Ｂ、Ｃを流しつつ、制御線ａを流れる制御信号Ａの出力を停止させてレーダを動作させる。パルスレーダ装置１００では、第１ゲート部１１２と第２ゲート部１１３がともに電源オンにされたときのみパルス信号が送信アンテナ１０１に出力される。そのため、レーダを動作させたときに制御信号Ａが第１ゲート部１１２に出力されないと、パルス信号が送信アンテナ１０１に出力されない。これにより、受信アンテナ１０２も反射波を受信することはない。
【００４８】
その結果、ディジタル信号処理部１３２の単位サンプリング処理部１３２ａには、制御信号Ｂ、Ｃが信号線ｄ、ｅに混入したそれぞれの干渉ノイズ信号β、γと、セルフミキシングノイズδとを合成したノイズ信号（β＋γ＋δ）の距離データが入力される。この距離データはノイズ信号のみであり、距離データ毎ノイズ信号となる。レプリカ信号作成部１３２ｃは、単位サンプリング処理部１３２ａから測定距離の異なるＮｒ組の距離データ毎ノイズ信号、すなわち距離データ毎ノイズ信号のすべてを入力すると、これを第１バックグラウンド信号として記憶部１３４に保存する。これにより、図６に例示するようなノイズ信号（β＋γ＋δ）からなる第１バックグラウンド信号が得られる。図６は、ノイズ信号（β＋γ＋δ）の時間波形の一例を示す図である。
【００４９】
第１段階のレプリカ信号作成が終了すると、次にレーダ機能切替部１３５から制御部１３３に対して第２段階のレプリカ信号作成を指示する信号が出力される。制御部１３３は、第２段階のレプリカ信号作成として、制御線ａ、ｃに制御信号Ａ、Ｃを流しつつ、制御線ｂを流れる制御信号Ｂの出力を停止させてレーダを動作させる。この場合、第１ゲート部１１２のみが電源オンにされ、第２ゲート部１１３は電源オンされないことから、やはりパルス信号が送信アンテナ１０１に出力されない。これにより、受信アンテナ１０２も反射波を受信することはない。
【００５０】
その結果、ディジタル信号処理部１３２の単位サンプリング処理部１３２ａには、制御信号Ａ、Ｃが信号線ｄ、ｅに混入したそれぞれ干渉ノイズ信号α、γと、セルフミキシングノイズδを合成したノイズ信号（α＋γ＋δ）の距離データ毎ノイズ信号が入力される。レプリカ信号作成部１３２ｃは、単位サンプリング処理部１３２ａから測定距離の異なるＮｒ組の距離データ毎ノイズ信号を入力すると、図７に例示するようなノイズ信号（α＋γ＋δ）からなる第２バックグラウンド信号を取得する。図７は、ノイズ信号（α＋γ＋δ）の時間波形の一例を示す図である。レプリカ信号作成部１３２ｃは、得られた第２バックグラウンド信号のノイズ信号（α＋γ＋δ）を記憶部１３４に保存されている第１バックグラウンド信号のノイズ信号（β＋γ＋δ）に加算して保存する。
【００５１】
第２段階のレプリカ信号作成が終了すると、レーダ機能切替部１３５はさらに制御部１３３に対して第３段階のレプリカ信号作成を指示する信号を出力する。制御部１３３は、第３段階のレプリカ信号作成として、制御線ｃに制御信号Ｃを流しつつ、制御線ａ、ｂを流れる制御信号Ａ、Ｂの両方とも出力停止させてレーダを動作させる。この場合も、パルス信号が送信アンテナ１０１に出力されない。これにより、受信アンテナ１０２も反射波を受信することはない。
【００５２】
その結果、ディジタル信号処理部１３２の単位サンプリング処理部１３２ａには、制御信号Ｃが信号線ｄ、ｅに混入した干渉ノイズ信号γと、セルフミキシングノイズδを合成したノイズ信号（γ＋δ）の距離データ毎ノイズ信号が入力される。レプリカ信号作成部１３２ｃは、単位サンプリング処理部１３２ａから測定距離の異なるＮｒ組の距離データ毎ノイズ信号を入力すると、図８に例示するようなノイズ信号（γ＋δ）からなる第３バックグラウンド信号を取得する。図８は、ノイズ信号（γ＋δ）の時間波形の一例を示す図である。レプリカ信号作成部１３２ｃは、得られた第３バックグラウンド信号のノイズ信号（γ＋δ）を、記憶部１３４に保存されているノイズ信号から減算して保存する。
【００５３】
上記のように、第１バックグラウンド信号のノイズ信号（β＋γ＋δ）に第２バックグラウンド信号のノイズ信号（α＋γ＋δ）を加算し、これから第３バックグラウンド信号のノイズ信号（γ＋δ）を減算することで、次式のように、全ての不要波を合せたノイズ信号が算出される。
（β＋γ＋δ）＋（α＋γ＋δ）−（γ＋δ）＝ α＋β＋γ＋δ
上記のようにして、記憶部１３４には干渉ノイズ信号α、β、γ、及びセルフミキシングノイズδを合成したノイズ信号のレプリカ信号（α＋β＋γ＋δ）が保存される。レプリカ信号（α＋β＋γ＋δ）の時間波形は、図６の時間波形と図７の時間波形を加算し、これから図８の時間波形を減算することで得られる。この場合のレプリカ信号（α＋β＋γ＋δ）の時間波形を図９に示す。
【００５４】
上記で説明したように、不要波のレプリカ信号を作成するには、通常の対象物情報検出と同様のレーダ動作を３回行う必要がある。送信用制御信号がｍ個あるときは、不要波のレプリカ信号を作成するためのレーダ動作を（ｍ＋１）回行う必要がある。１回の対象物情報検出の処理、あるいは１つのバックグラウンド信号を取得する処理には、測定距離の異なる距離データあるいは距離データ毎ノイズ信号をＮｒ組取得する必要がある。単位サンプリング処理部１３２ａで１組の距離データあるいは距離データ毎ノイズ信号を取得するのに要する時間を単位サンプリング時間Ｔｕとすると、１回の対象物情報検出の処理あるいは１つのバックグラウンド信号の取得に要する時間（第１の期間Ｔｓとする）は、Ｔｕ×Ｎｒとなる。一例として、単位サンプリング時間Ｔｕを４［ｍｓ］とし、距離データの組数Ｎｒを２０とすると、対象物情報検出の処理に必要となる時間Ｔｓは、４［ｍｓ］×２０＝８０［ｍｓ］となる。
【００５５】
また、不要波のレプリカ信号を作成するには、距離データ毎ノイズ信号の取得をＮｒ×３回行う必要があり、対象物情報検出の処理に要する時間Ｔｓの３倍に相当する８０［ｍｓ］×３＝２４０［ｍｓ］の時間がかかる。この間は、対象物情報検出の処理を行うことができなくなることから、レプリカ信号の作成を逐次行うと対象物情報を適切に検出できなくなり、レーダ機能を大きく損なってしまう。
【００５６】
一方、対象物情報を更新する周期をＴｃとしたとき、更新周期Ｔｃの間に対象物が移動する距離を考慮してその設定値を決定する必要がある。また、パルスレーダ装置１００では、検出された対象物情報を上位のコンピュータ５０に転送して表示部５１にわかりやすく表示するが、対象物情報の転送に要する時間やＧＵＩ用データに加工するのに要する時間も考慮して更新周期Ｔｃの設定値を決定する必要がある。このようなデータ転送・加工を行う時間は、その間対象物情報を更新することができない（更新しても使用できない）時間となる。一例として、対象物情報検出の処理に要する時間Ｔｓを８０［ｍｓ］とした場合には、対象物情報の転送や加工に要する時間を考慮して、更新周期Ｔｃを例えば１００［ｍｓ］とすることができる。
【００５７】
また、パルスレーダ装置１００を用いて対向して走行する自動車を検出する場合、例えば対向車との相対速度を時速２００［ｋｍ／ｈ］とし更新時間Ｔｃを１００［ｍｓ］とすると、更新時間Ｔｃの間に対向車が約５．６ｍ接近することになる。このような接近距離の間に対向車を検出できれば安全上問題ないと考えられる．そこで、以下では更新周期Ｔｃを１００［ｍｓ］に設定した場合を例に説明する。
【００５８】
上記のように、対象物情報の更新周期Ｔｃを１００［ｍｓ］とし、対象物情報検出の処理に要する時間Ｔｓを８０［ｍｓ］としたときのパルスレーダ装置の動作の時間的な流れを図１０（ａ）に示す。同図において、符号６０は更新周期Ｔｃを示し、符号６１は対象物情報検出の処理を行う時間Ｔｓを示している。また、符号６２で示す時間（第２の期間Ｔｄとする）に対象物情報の転送・加工が行われる。一例として、更新周期Ｔｃを１００［ｍｓ］とし、対象物情報の検出に要する時間Ｔｓを８０［ｍｓ］としたとき、符号６２で示す時間Ｔｄは２０［ｍｓ］となる。図１０には、さらに単位サンプリング時間Ｔｕを符号６４で示している。
【００５９】
図１０（ａ）に示すようなパルスレーダ装置の時間的な動作の流れにおいて、符号６２で示す時間Ｔｄの間は高周波送信部から送信信号が出力されず、また出力されても対象物情報の更新に用いることはできない。また、不要波のレプリカ信号の作成をパルスレーダ装置１００の使用開始初期に行わせると、パルスレーダ装置の使用開始から符号６３で示す期間は、対象物情報を検出することができなくなる。上記の例では、符号６３で示す期間は２４０［ｍｓ］となり、レーダ機能を大きく損なうおそれがある。
【００６０】
そこで、本実施形態のパルスレーダ装置１００では、対象物情報の更新が行えない時間Ｔｄを利用して、その間にレプリカ信号の作成に必要なデータを取得させるようにする。これにより、対象物情報を検出するレーダ機能を損なうことなくレプリカ信号を作成して更新することが可能となる。但し、レプリカ信号の作成には２４０［ｍｓ］（＝Ｔｕ×Ｎｒ×３）の時間を要するのに対し、時間Ｔｄは２０［ｍｓ］の時間長しかない。送信用制御信号がｍ個あるとき、レプリカ信号の作成に要する時間はＴｕ×Ｎｒ×（ｍ＋１）となり、ｍが３以上になるとさらに長時間を要することになる。そこで、時間Ｔｄの間にレプリカ信号の作成に必要なデータを部分的に取得し、これを繰り返すことで必要なデータをすべて取得できるようにする。
【００６１】
上記のように、対象物情報の更新が行えない時間Ｔｄの間にレプリカ信号の作成に必要なデータを取得させるようにした本実施形態のパルスレーダ装置１００の時間的な動作の流れを図１０（ｂ）に示す。同図に示すように、パルスレーダ装置１００ではレプリカ信号の作成に必要なデータの取得を対象物情報の更新が行えない時間Ｔｄの間だけ行わせるようにしていることから、対象物情報検出の処理を行う時間Ｔｓにはまったく影響を与えず、レーダ機能を損なうおそれはない。
【００６２】
パルスレーダ装置１００を動作させてディジタル信号処理部１３２で得られるサンプリングデータの最小単位は、単位サンプリング処理部１３２ａで作成される１組の距離データあるいは距離データ毎ノイズ信号であり、その取得に要する時間は単位サンプリング時間Ｔｕである。単位サンプリング時間Ｔｕは時間Ｔｄよりも短いことから、時間Ｔｄの間に距離データ毎ノイズ信号を１組以上取得することができる。そこで、時間Ｔｄの間に距離データ毎ノイズ信号をＮｄ組取得するとしたとき、Ｎｄの最大値は（Ｔｄ／Ｔｕ）の小数点以下を切り捨てた整数値となる。また、全距離データ毎ノイズ信号を取得するまでに要する更新周期Ｔｃのサイクル数をＮｃとするとき、サイクル数Ｎｃは（Ｎｒ×（ｍ＋１）／Ｎｄ）の小数点以下を切り上げた整数値となる。
【００６３】
一例として、Ｔｃ、Ｔｕ、Ｔｄ及びＮｒに上記の値を用いたとき、Ｎｄの最大値は５となる。また、Ｎｄ＝５としたときには、レプリカ信号が作成できるまでに要するサイクル数Ｎｃは１２となる。これより、レプリカ信号を最短で作成するようにした場合には、１２サイクルの更新周期、すなわち１．２［ｓ］でレプリカ信号を作成できることになる。あるいは、時間Ｔｄの間に行う距離データ毎ノイズ信号の取得処理に余裕を持たせてＮｄ＝１としたときには、レプリカ信号の作成までに６０サイクルの更新周期を要するが、この場合でも６［ｓ］でレプリカ信号を作成できることになる。レプリカ信号は、周囲温度の変化や振動等によって比較的緩やかに変化すると考えられることから、レプリカ信号の作成に６［ｓ］を要してもとくに問題はない。
【００６４】
上記説明のように、本実施形態のパルスレーダ装置１００では、対象物情報検出の処理とレプリカ信号作成の処理を並行して行うようにしており、それぞれの処理をレーダ機能切替部１３５で制御している。以下では、本実施形態のパルスレーダ装置の制御方法による処理の流れを、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のパルスレーダ装置の制御方法を示す流れ図である。ここでは、対象物情報を更新するために更新サイクルＴｃの間に行われる処理の流れを示しており、併せてレプリカ信号の作成に必要なバックグラウンド信号を取得するために更新サイクルＴｃの間に行われる処理の流れを示している。
【００６５】
なお、図６〜９を用いて上記で説明した不要波のレプリカ信号の作成方法では、第１〜第３バックグラウンド信号を順次作成した後、これらを用いてレプリカ信号を更新するものとしていた。レプリカ信号の更新方法はこれに限定されず、例えば距離データ毎ノイズ信号を取得する毎に、それに対応するレプリカ信号のデータを更新するようにしてもよい。また、距離データ毎ノイズ信号を第１〜第３バックグラウンド信号の順に取得していく必要はなく、これをランダムな順序で取得させるようにしてもよい。例えば、第１バックグラウンド信号の１組の距離データ毎ノイズ信号を取得すると、次に第２または第３バックグラウンド信号の１組の距離データ毎ノイズ信号を取得するようにしてもよい。
【００６６】
そこで、以下では距離データ毎ノイズ信号を取得する毎にレプリカ信号のデータを更新する場合を例に説明する。説明容易のために、１つのパルス信号の出力で取得されるＮｐ個の測定距離に対する距離データをＲｐ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎｐ）とし、距離データ毎ノイズ信号をＢｐ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎｐ）とする。また、全距離データをＲＡ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜Ｎｐ，ｊ＝１，Ｎｒ）とし、全距離データ毎ノイズ信号をＢＢ（ｉ、ｋ）（ｉ＝１〜Ｎｐ、ｋ＝１〜Ｎｔ）、レプリカ信号をＢＡ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜Ｎｐ，ｊ＝１，Ｎｒ）とする。但し、Ｎｔ＝Ｎｒ×（ｍ＋１）である。ｍ＝２の場合、ＢＢ（ｉ、ｋ）（ｋ＝１〜Ｎｒ）が第１バックグラウンド信号、ＢＢ（ｉ、ｋ）（ｋ＝（Ｎｒ＋１）〜２・Ｎｒ）が第２バックグラウンド信号、及びＢＢ（ｉ、ｋ）（ｋ＝（Ｎｒ＋１）〜３・Ｎｒ（＝Ｎｔ））が第３バックグラウンド信号である。
【００６７】
レプリカ信号ＢＡ（ｉ，ｊ）は、
ＢＡ（ｉ，ｊ）＝ＢＢ（ｉ、ｊ）＋ＢＢ（ｉ、ｊ＋Ｎｒ）−ＢＢ（ｉ、ｊ＋２・Ｎｒ）
（ｉ＝１〜Ｎｐ、ｊ＝１〜Ｎｒ）
で与えられる。
さらに、距離データ毎ノイズ信号の作成順序をＬＮ（ｋ）（ｉ＝１〜Ｎｔ）で与えるものとする。すなわち、レプリカ信号の作成過程において、ｋ番目に作成される距離データ毎ノイズ信号は、ｎ２＝ＬＮ（ｋ）とおくと、ＲＡ（ｉ，ｎ２）（ｉ＝１〜Ｎｐ）となる。距離データ毎ノイズ信号を作成する順序は、事前にＬＮ（ｋ）に任意に設定しておくものとする。
【００６８】
まず、ステップＳ１において、パルスレーダ装置１００の使用開始か否かを判定し、使用開始と判定されたときはステップＳ３に進む一方、既に使用中と判定されたときはステップＳ２に進む。ステップＳ２では、当該更新サイクルの時間Ｔｄの間にレプリカ信号作成用の距離データ毎ノイズ信号を取得した組数をカウントするｎ３を０に初期化する。その後、ステップＳ４に進む。
【００６９】
一方、ステップＳ３では、対象物情報検出の処理及びレプリカ信号作成の処理を開始するための初期化を行う。ここでは、対象物情報検出の処理のために取得した測定距離の異なる距離データの組数をｎ１、及びレプリカ信号作成の処理のために取得した測定距離の異なる距離データ毎ノイズ信号の組数をｎ２とし、ステップＳ３でｎ１、ｎ２、ｎ３を０に初期化する。また、レーダ機能切替部１３５から出力される切替指令の初期値として、対象物情報検出を設定する。初期化後、ステップＳ４に進む。
【００７０】
ステップＳ４では、距離データの組数ｎ１に１を加算してステップＳ５に進む。ステップＳ５では、距離データの組数ｎ１が全距離データの組数Ｎｒを超えたか否かを判定し、ｎ１がＮｒを超えたと判定されると、全距離データを取得済みと判定してステップＳ１２に進む。一方、ｎ１がＮｒ以下であると判定されるとステップＳ６に進む。ステップＳ６では、レーダ機能を動作させる。このとき、レーダ機能切替部１３５から制御部１３３に対象物情報検出の切替指令が出力されることから、第１制御信号Ａ、第２制御信号Ｂ、及び第３制御信号Ｃのすべてが出力されて距離データが取得される。
【００７１】
続くステップＳ７では、ステップＳ６のレーダ機能の動作で受信した受信信号をもとに単位サンプリング処理部１３２ａで距離データＲｐ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎｐ）を取得し、これをレーダ機能切替部１３５からの切替指令に従って対象物情報検出部１３２ｂに出力する。次のステップＳ８では、取得した距離データＲｐ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎｐ）を全距離データＲＡ（ｉ，Ｎ１）に設定して保存する。ステップＳ９では、距離データの組数ｎ１が全距離データの組数Ｎｒに達していないか否かを判定し、全距離データの組数Ｎｒに達していないときはステップＳ４に戻って次の距離データを取得するためにステップＳ４〜Ｓ８の処理を再び行う。
【００７２】
一方、ステップＳ９の判定で距離データの組数ｎ１が全距離データの組数Ｎｒに達したと判定されると、次にステップＳ１０に進んで対象物情報検出部１３２ｂで対象物情報検出の処理を行う。この処理では、記憶部１３４からそれまでに作成されているレプリカ信号ＢＡ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１〜Ｎｐ、ｊ＝１〜Ｎｒ）を読出し、単位サンプリング処理部１３２ａから入力した全距離データＲＡ（ｉ、ｊ）からレプリカ信号ＢＡ（ｉ、ｊ）を減算した後、対象物までの距離や相対速度等の対象物情報を検出する。その後、ステップＳ１１に進む。
【００７３】
ステップＳ１１では、当該更新サイクルの時間Ｔｄの間に取得したレプリカ信号作成用の距離データ毎ノイズ信号の組数ｎ３がその上限値Ｎｄより小さいか否かを判定し、ｎ３がＮｄより小さいと判定されるとステップＳ４に戻る。ステップＳ１０からステップＳ１１に進んだときは、ｎ３＝０となっていることから、ステップＳ１１の判定ではステップＳ４に戻る。また、このときはｎ１＝Ｎｒとなっていることから、ステップＳ４でｎ１に１が加算されると、ステップＳ５の判定でステップＳ１２に進む。
【００７４】
ステップＳ１２では、組数ｎ２、ｎ３にそれぞれ１を加算し、その後ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、全距離データ毎ノイズ信号ＢＢ（ｉ、ｋ）のうち今回取得する距離データ毎ノイズ信号の番号ｋを、事前に作成したＬＮ（ｎ２）から求める。次のステップＳ１４では、ｋ番目の距離データ毎ノイズ信号を取得するための制御信号Ａ，Ｂ，Ｃの条件を番号Ｋをもとに設定する。すなわち、１≦ｋ≦Ｎｒなら第１バックグラウンド信号、（Ｎｒ＋１）≦ｋ≦（２・Ｎｒ）なら第２バックグラウンド信号、及び（２・Ｎｒ＋１）≦ｋ≦（３・Ｎｒ）なら第３バックグラウンド信号、を取得するための条件を設定する。ステップＳ１５では、ステップＳ１４で設定された条件がレーダ機能切替部１３５から制御部１３３に出力されてレーダ機能を動作させる。
【００７５】
ステップＳ１６では、単位サンプリング処理部１３２ａから距離データ毎ノイズ信号Ｂｐ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎｐ）を入力する。そして、ステップＳ１７で距離データ毎ノイズ信号Ｂｐ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎｐ）を全距離データ毎ノイズ信号ＢＢ（ｉ，ｋ）に設定して保存する。さらに、ステップＳ１８では、更新された全距離データ毎ノイズ信号ＢＢ（ｉ，ｋ）からレプリカ信号ＢＡ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１〜Ｎｐ、ｊ＝１〜Ｎｒ）を算出して更新する。
【００７６】
ステップＳ１９では、組数ｎ２が全距離データ毎ノイズ信号の組数３・Ｎｒに等しいか否かを判定し、組数ｎ２が組数３・Ｎｒに等しいときはステップＳ２０で組数ｎ２を０に初期化した後、ステップＳ１１に進む。一方、組数ｎ２が全距離データ毎ノイズ信号の組数３・Ｎｒに等しくないときはステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、組数ｎ３がＮｄより小さいか否かを判定し、組数ｎ３がＮｄより小さいと判定されたときはステップＳ４に戻る一方、組数ｎ３がＮｄに等しいときはステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、組数ｎ１を０に初期化する。その後、次の更新サイクルまで待機する。
【００７７】
上記の本実施形態のパルスレーダ装置の制御方法によれば、対象物情報の更新が行えない時間Ｔｄを利用してレプリカ信号を逐次更新することができ、レーダ機能を損なうことなくレプリカ信号を更新して対象物情報を高精度に検知することが可能となる。また、レプリカ信号を逐次更新するだけでなく、例えばパルスレーダ装置１００の電源投入時に、対象物情報検出の処理を一時的に停止させてレプリカ信号の初期値を作成するようにしてもよい。
【００７８】
なお、本実施形態では、ディジタル信号処理部１３２の処理において、相対速度を算出するために、入力信号に対して複素信号処理（ＦＦＴ処理）を行って対象物のドップラー成分を算出している。上記説明のパルスレーダ装置１００内で生じるノイズ信号はいずれも定常的なノイズであることから、ノイズ信号α、β、γ、δにはいずれもドップラー成分が含まれておらず、相対速度０に相当する０［Ｈｚ］成分のみである。
【００７９】
これより、ステップＳ１６、Ｓ１７で行うレプリカ信号作成部１３２ｃの処理で得られるバックグラウンド信号は、相対速度０に相当する０［Ｈｚ］成分のノイズ信号のみであり、ステップＳ１８で得られるレプリカ信号（α＋β＋γ＋δ）のフーリエ変換データも、相対速度０に相当する０［Ｈｚ］成分のみである。従って、上記のステップＳ１０では、全距離データを複素信号処理して得られる０［Ｈｚ］成分に対してのみレプリカ信号（α＋β＋γ＋δ）を減算してもよい。
【００８０】
また、対象物の相対速度を測定する必要がない場合には、ディジタル信号処理部１３２では上記ＦＦＴ処理を行う必要はなく、各距離ゲート内に対象物の信号が検出されるかどうかだけを判断させてもよい。さらに、対象物の相対速度を測定する必要がない場合であっても、ＳＮ比改善のためにディジタル信号処理部１３２で上記ＦＦＴ処理を行い、各距離ゲート内に対象物の信号が検出されるかどうかだけを判断させてもよい。これらの場合にも、対象物情報検出部１３２ｂで得られる全距離データから、レプリカ信号（α＋β＋γ＋δ）の対応する距離データを差し引くことによって低ノイズ信号が得られるので、これに基づいて対象物の検出を高精度に行うことができる。
【００８１】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るパルスレーダ装置を、図１１を用いて以下に説明する。図１１は、本実施形態のパルスレーダ装置２００の構成を示すブロック図である。本実施形態のパルスレーダ装置２００は、対象物Ｔの方位角を位相モノパルス方式で測定（測角）するために、受信アンテナ２１０として、第１アンテナ２１１及び第２アンテナ２１２の２つのアンテナを備えている。第１アンテナ２１１及び第２アンテナ２１２による受信信号は、ハイブリッド回路２１３に入力され、ここで２つの受信信号の和信号（Σとする）と差信号（Δとする）に変換されて切替器２１４に出力される。
【００８２】
本実施形態では、高周波受信部１２０及びベースバンド部１３０による和信号及び差信号の処理を、切替器２１４で切り替えて選択的に行う構成としている。切替器２１４による和信号と差信号との切り替えは、対象物Ｔの相対的な移動に比べて十分高速に行われることから、交互に切り替えて検出された和信号と差信号を用いて対象物Ｔの方位角を高精度に検出することができる。本実施形態では、高周波受信部１２０及びベースバンド部１３０の構成を変更することなく、モノパルス方式による測角を行うことが可能となり、小型で低コストなパルスレーダ装置２００を提供することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るパルスレーダ装置及びその制御方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるパルスレーダ装置及びその制御方法の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１００    パルスレーダ装置
１０１    送信アンテナ
１０２    受信アンテナ
１０３    高周波用基板
１０４    低周波用基板
１０５    コネクタ
１１０    高周波送信部
１１１    発振器
１１２    第１ゲート部
１１３    第２ゲート部
１２０    高周波受信部
１２１    相関器
１２２    ＩＱミキサ
１２３    第１ミキサ
１２４    第２ミキサ
１２５    移相器
１３０    ベースバンド部
１３１    Ａ／Ｄ変換部
１３２    ディジタル信号処理部
１３２ａ  単位サンプリング処理部
１３２ｂ  対象物情報検出部
１３２ｃ  レプリカ信号作成部
１３３    制御部
１３４    記憶部
１３５    レーダ機能切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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